Домашняя силовая гимнастика. Силовая гимнастика. Книга первая

Алексей Юрьевич Тихомиров

В этой книге описывается комплекс простейших гимнастических упражнений, позволяющих тренировать основные мышцы тела без использования отягощений, тренажеров и других снарядов. В этой «простой гимнастике» используется, главным образом, вес собственного тела. Помимо комплекса упражнений, в книге даются советы по проведению тренировок, режиму, питанию и другая полезная и интересная информация.

Часть 1. Мышцы

Введение

У человека имеется более 600 мышц, с помощью которых он имеет возможность воздействовать на окружающий мир и реализовать себя в разнообразных видах деятельности. Мышца представляет собой жгут из очень тонких продольных волокон — миофибрилл, в состав которых входит сократительный белок актомиозин. Сокращение мышцы происходит за счет электромагнитных сил, которые заставляют тонкие и толстые белковые нити двигаться навстречу друг другу. Возбуждение, передаваемое биоэлектрическими импульсами по нервным волокнам со скоростью около 5 м/с, вызывает общее укорочение миофибрилл и увеличение поперечного размера мышцы.

Одна из главных особенностей мышечной системы заключается в том, что ее работой можно управлять произвольно, усилием воли. А через мышцы, в свою очередь, можно воздействовать на процессы энергообеспечения в организме. Физическая работа совершается за счет внутренних энергетических ресурсов, источником которых служат углеводы, белки и жиры, поступающие с пищей. Нагружая мышцы, можно воздействовать не только на энергообмен, но и на общий обмен веществ в организме. Результатом такого воздействия становятся положительные изменения во всех органах и системах, состояние которых определяет уровень здоровья человека.

Энергия, заключенная в потребляемых продуктах, в результате цикла биохимических реакций, переходит во внутреннюю биоэнергию, после чего расходуется: на работу мышц, умственную деятельность, образование тепла и так далее. Химические реакции, поддерживающие жизнедеятельность клеток нашего организма за счет постоянного потребление энергии, ни на миг не останавливаются. Чем больше укорачиваются мышечные волокна и мощнее сокращение, тем выше уровень потребления энергии, заключенной в клетках мышц в вице аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Последняя образуется в митохондриях (клеточных «энергостанциях»), при расщеплении углеводов, жиров и белков, доставляемых кровью через капилляры.

Не менее важна и величина механического сопротивления, преодолеваемого мышцей. Это сопротивление определяет интенсивность нервно-мышечного импульса, а также обеспечивает равномерное растяжение мышечной ткани (при ее сокращении) от первоначальной длины до конечного размера. То есть, чем выше уровень нервно-мышечного возбуждения, тем больше расходуется биохимической энергии. Наибольший физиологический КПД достигается, когда при движении костных рычагов, преодолевающих внешнее сопротивление, сохраняется одинаковое мышечное напряжение (работа в изотоническом режиме). Также важна интенсивность мышечной работы (ее количество в единицах времени и ее длительность), обусловленная энергетическими возможностями организма.

Мышление, интеллектуальная работа также связаны с движением, только не с физическим. В клетках мозга тоже есть движение (на уровне обмена веществ) энергоносителей: возбуждается биоэлектрический «потенциал действия», кровь доставляет к мозгу вещества, богатые энергией, а затем удаляет продукты их распада. «Движение» в клетках мозга представляет собой изменение биоэлектрического потенциала и его поддержание, благодаря непрерывно протекающим биохимическим реакциям (реакциям обмена, постоянно требующим доставки «энергосырья»). Поэтому, для продуктивной интеллектуальной работы так важно усиление кровотока.

Психика, как система управления поведением (в частности — сложнейшими движениями скелетных звеньев), тесно связана с телом (соматика); прежде всего — с мышцами, которые обладают способностью трансформировать внутренние энергетические ресурсы, содержащиеся в АТФ. Поэтому физически малоактивных людей, у которых мышцы (в том числе и сердечная), не тренированы и не развиты, нарушаются не только процессы энергообмена, но и работа центральной нервной системы. Последняя отвечает за нормальное функционирование организма, ведь от величины нервно-мышечного напряжения зависит интенсивность биохимических реакций и в нервных клетках, которые также постоянно нуждаются в энергообеспечении. Именно поэтому движение и физическая активность позволяют не только сохранять, но и повышать функциональные возможности организма, определяющие общий уровень здоровья…

Основные мышцы

Мышца состоит из поперечнополосатых мышечных волокон, количество которых определяет ее силу. Волокна объединены в пучки и окружены соединительной тканью, переходящую в сухожилия. При помощи сухожилий мышцы прикрепляются к костям.

Как известно, мышцы бывают двух видов: гладкие (выстилают стенки внутренних органов, кровеносных сосудов, кожи) и скелетные. Гимнастика тренирует скелетные мышцы. Начинать тренировку следует с упражнений, воздействующих на крупные группы мышц, а затем уже подтягивать более мелкие. Чтобы эффективно тренироваться, нужно иметь хотя бы общие понятия о мышечной системе человека, знать, какие функции выполняют те или иные мышцы и как их развивать (рис 1).

рисунок 1 (1)

1. Двуглавая мышца плеча (бицепс). Расположена на передней поверхности плеча. Эта мышца сгибает руку в локтевом суставе, участвует в повороте предплечья наружу.

2. Мышцы шеи. Наклоняют голову вперед, назад, в стороны, поворачивают влево и вправо.

3. Трапециевидная мышца. Поднимает и опускает плечи, приближает лопатки к позвоночнику, отклоняет голову назад.

4. Дельтовидная мышца. Принимает участие в поднимании руки вперед, в сторону и отведении назад.

5. Большие грудные мышцы. Расположены в верхней части грудной клетки по обе стороны от грудинной кости. Эти мышцы приближают руки к туловищу, скрещивают перед грудью.

6. Мышцы предплечья. Мышцы, находящиеся на внутренней стороне предплечья, сгибают пальцы и кисть, а находящиеся на наружной стороне — разгибают их.

7. Прямая мышца живота. Расположена вдоль передней стенки брюшного пресса. Эта мышца сгибает туловище вперед.

8. Четырехглавая мышца бедра. Расположена на передней поверхности бедра. Разгибает ногу в коленном суставе, участвует в сгибании бедра в тазобедренном суставе.

9. Икроножная мышца. Расположена на задней поверхности голени. Эта мышца разгибает стопу.

10. Мышцы задней поверхности бедра (двуглавая мышца бедра). Эта мышца сгибает ногу в коленном суставе.

11. Наружная косая мышца живота. Находится сбоку брюшного пресса. Участвует при вращении и наклоне туловища.

12. Длинные спинные мышцы (разгибатели туловища). Эти мышцы располагаются вдоль всей спины, по обе стороны позвоночного столба. Они разгибают туловище, а также участвуют в наклонах туловища в стороны и вращениях.

13. Широчайшая мышца спины. Находится на задней поверхности грудной клетки. Приводит плечо к туловищу, вращает руку внутрь, тянет ее назад.

14. Трехглавая мышца плеча (трицепс). Расположена на задней поверхности плеча. Эта мышца разгибает руку в локтевом суставе.

рисунок 1 (2)

Мышечное сокращение

Прежде, чем человек выполняет любое движение, его мозг определяет — сколько нейронов следует задействовать в этом. Принятое «решение» направляется из головного мозга вниз, в спинной мозг. Когда это послание достигает спинного мозга, нужные моторные нейроны берутся за дело, возбуждая мышцы. Последние сокращаются по команде моторных нейронов.

Моторный нейрон может возбудить от нескольких мышечных волокон до нескольких тысяч. Комбинацию моторного нейрона и управляемых им мышечных волокон называют моторной единицей. Наименьшие моторные единицы (малое количество мышечных волокон на один моторный нейрон) обычно находится в самых мелких мышцах, и наоборот. То есть, мышцы пальца имеют маленькие моторные единицы, а бицепс — большие.

Каждое мышечное волокно состоит из миофибрилл, построенных из тонких и толстых протеинов (белков), называющихся актином и миозином. Сократительные свойства этих двух белков складываются, вызывая сокращение всей мышцы. Происходит это следующим образом: в небольшое пространство, которое отделяет моторный нейрон от мышечных волокон, активированным моторным нейроном выпускается медиатор — ацетилхолин. Последний, двигаясь по вышеописанному пространству, достигает рецепторов на мышечной мембране. Это заставляет натрий быстро проникать в мышечную мембрану, а калий — покидать ее, данный процесс называется деполяризацией.

Мышечная мембрана пронизывает мышечную ткань изнутри. Когда эта мембрана деполяризована, в мышце открываются каналы кальция. В результате последний проникает во внутриклеточное пространство мышцы. Кальций связывается с маленьким белком, тропонином, на актиновой нити, который в состоянии покоя блокирует движение миозина и актина. Закрепление кальция заставляет тропонин перемещать миозиновые и актиновые нити. В результате, с помощью АТФ, миозиновые и актиновые нити могут натягиваться, скользя мимо друг друга. Так происходит сокращение мышцы. Сочетание моторного нейрона и возбуждаемых им волокон мышцы называется «моторной единицей».

Чем большее число моторных единиц вовлекается в работу, тем больше производимая мышцами сила, и тяжелее вес, который человек может поднять. То же самое относится к любой работе и спорту — чем больше моторных единиц, тем быстрее спринт, резче рывок, выше прыжок и так далее. Тело человека не задействует моторные единицы лишь по его желанию, но можно обучить свою нервную систему привлекать к работе больший процент из всех доступных моторных единиц.

Среди множества подтипов можно выделить три основных типа моторных единиц:

1. Медленно сокращающиеся, которые производят небольшое количество силы в течение длительных периодов времени;

2. Быстро сокращающиеся и стойкие к усталости — это выносливые единицы, производящие среднюю силу в течение умеренного времени;

3. Быстро сокращающиеся и быстро утомляющиеся — это моторные единицы, способные производить большую силу в краткие промежутки времени.

Каждый тип моторных единиц работает с определенными мышечными волокнами:

Первый тип волокон — небольшие волокна мышц, которые медленно сокращаются, зато очень выносливы. Они используются для работы, которая не требует значительных усилий.

Второй тип волокон — мышечные волокна средних размеров, которые демонстрируют некоторую выносливость и некоторые силовые способности.

Третий тип волокон — это самые большие мышечные волокна в теле, которые способны на самые серьезные силовые подвиги. Этот тип волокон используется волокна при подъеме максимального веса или спринтерском беге. Есть и другие гибридные моторные единицы, которые все вместе являются частью общей системы.

Нервы имеют различные размеры точно так же, как и мышечные волокна. Чем больше нерв в диаметре, тем быстрее он проводит электрические импульсы, которые заставляют мышцу сокращаться. Поэтому неудивительно, что самые большие мышечные волокна активизируются самыми большими моторными нейронами, а наименьшие моторные нейроны работают с наименьшими волокнами.

Самые большие волокна имеют наивысшие способности к росту, но для этого нужно работать с почти максимальными весами и/или в быстром темпе. Их рост рост стимулируется за счет использования «фактора истощения». Большие волокна устают быстрее других, уже после двух-трех повторений с весом в 90 процентов от вашего предельного максимума. Когда вы не заставляете работать эти большие, мощные, но быстро утомляющиеся мышечные волокна (делая много повторений с относительно легкими весами), вы не нарастите больших размеров мышц. Тренировка на выносливость, с большим количеством повторений, не требует большого уровня силы, поэтому ваше тело использует небольшие моторные единицы, а большие оставляет «в резерве». Маленькие мышечные волокна тоже могут расти, но далеко не так ощутимо, как большие волокна. Тело человека использует разные моторные единицы, от самых мельчайших до наибольших. Если задача требует небольшой силы, используются меньшие единицы, без использования больших. Но когда понадобится использование наибольших моторных единиц, то меньшие продолжат работать вместе с ними. Наше тело всегда стремится вовлекать моторные единицы в том же самом порядке, от мелких к средним, от средних — к наибольшим.

Помимо скелетных мышц еще два других типа: сердечная мышца, которая управляет вашим сердцем, и гладкие мышцы, обеспечивающие работоспособность и поддержку внутренних органов. Они работают независимо от того, думаете ли вы о них или нет…

Энергетика мышц

Мышцы состоят из взаимодействующих друг с другом толстых и тонких белковых нитей. Мышечные клетки окружены специальной оболочкой — мембраной и состоят из большого количества миофибрилл. Последние погружены во внутриклеточную жидкость, которая и обеспечивает их энергетическими субстратами. Во внутриклеточной жидкости содержатся аденозинтрифосфат (АТФ), гликоген, фосфокреатин и гликолитические ферменты. Большое количество содержащихся в мышцах митохондрий являются своеобразными энергетическими «станциями». Они содержат различные ферменты — ускорители биохимических процессов накопления энергии путем синтеза, или с образованием АТФ.

При мышечном сокращении происходит скольжение толстых и тонких нитей относительно друг друга. Толстые нити миофибрилл, по существу, состоят из молекул миозина, а молекулы актина являются основными компонентами тонких нитей. Именно связывание миозином актина играет ключевую роль в обеспечении смещения толстых и тонких нитей друг относительно друга. Физиологическим регулятором сокращения мышц служат ионы кальция. Нервный импульс запускает их в пространство, где и происходит взаимодействие между актином и миозином. В состоянии покоя работает система активного транспорта ионов кальция и накапливает его в своеобразном хранилище, из которого он освобождается при прохождении нервного импульса, обеспечивая мышечное сокращение. Система транспорта ионов кальция работает за счет энергии АТФ. Того количества АТФ, которое имеется в мышце, хватает на поддержание сократительного аппарата всего в течение доли секунды. Более продолжительная работа обеспечивается за счет энергии, запасенной в форме фосфокреатина или креатинфосфата (КрФ). Креатинфосфат имеет более высокий потенциал переноса высокоэнергетических фосфатных групп, чем универсальный АТФ. Фосфогены в виде фосфокреатина восстанавливают работу АТФ, обеспечивая тем самым приток энергии для мышечного сокращения. Однако в работающей мышце запасы фосфокреатина быстро истощаются, что снижает и содержание АТФ.

Следующим источником энергии для мышц при более продолжительной физической нагрузке является гликолиз. С истощением запасов креатина, в мышце понижается энергетический заряд мышечного сокращения. Это и приводит к стимуляции гликолиза, цикла трикарбоновых кислот и окислительного фосфорилирования в работающей мышце. Гликолиз представляет собой процесс расщепления углеводов под действием ферментов, с накоплением энергии в виде АТФ. Побочным продуктом этой реакции является молочная кислота (лактат), образующийся при расщеплении углеводов в отсутствии кислорода. Согласно расчетам биохимиков, конечными продуктами расщепления молекул углеводов в условиях недостатка кислорода (анаэробных условиях) являются две молекулы лактата и две молекулы АТФ. Если же для гликолиза используется гликоген мышц, то образуются две молекулы лактата и три молекулы АТФ, что более эффективно. Гликоген представляет собой главный резервный полисахарид в мышцах и печени. В отношении этого важного источника энергии для мышечного сокращения работает двунаправленный механизм. Суть последнего состоит в том, что при пониженном уровне гликогена в мышцах и печени и наличии свободной глюкозы в крови, она используется для синтеза гликогена. И, наоборот, при потребностях организма в энергетическом источнике для процессов гликолиза используется гликоген. Мнение тренеров и спортсменов, что молочная кислота создает в мышцах боль после тренировок, неверно. Согласно последним исследованиям ученых, молочная кислота в мышцах фактически является запасным источником топлива для их сокращений. Она создает быстрый источник энергии в работающих мускулах.

Цикл Кребса (Цикл трикарбоновых кислот) служит универсальным завершающим этапом расщепления углеродсодержащих соединений в организме и играет центральную роль в обмене веществ и энергии в организме. Цикл Кребса тесно связан с процессами дыхания и окислительного фосфорилирования. Последнее протекает в митохондриях клеток, а освобождаемая при этом энергия также частично используется для синтеза АТФ. Путей получения энергии много, но относительный вклад каждого из процессов в ресинтезе АТФ зависит от времени мышечной работы и от типа мышц. Так, например, процессы окислительного фосфорилирования интенсивнее протекают в красных мышечных волокнах, цвет которых обусловлен более высоким содержанием миоглобина и цитохромов в дыхательной цепи, чем в белых мышцах.

Для обеспечения работы мышц необходимо большое количество энергии. Для ее получения используется три основных источника «топлива». Это — креатинфосфат (или фосфокреатин), углеводы в виде гликогена и глюкозы, жиры. Эти три вида энергоносителей различаются между собой по величине освобождаемой при их использовании энергии и по тому, как долго может каждый из них служить «топливным» источником. При продолжительной неинтенсивной работе в окислительных процессах используются жиры и углеводы, а при работе несколько большей интенсивности используются механизмы анаэробного гликолиза, так как окислительный метаболизм в этих условиях не обеспечивает потребностей в энергии. При очень интенсивной кратковременной нагрузке работа мышц обеспечивается за счет фосфагенов. Использование трех видов «топлива» и обуславливает то, что чем продолжительнее нагрузка, тем меньше ее мощность.

Выделяют три типа мышечных волокон — красные, белые и промежуточные. Их окраска зависит, главным образом, от содержания миоглобина. Красные волокна принято считать «медленными», а белые — «быстрыми». Красные волокна работают в основном в аэробном режиме, а белые — в режиме кислородного долга. Первые, как правило, используются для выполнения легкой или умеренной работы, а белые начинают функционировать лишь тогда, когда к ним значительно возрастает приток возбуждающих импульсов во время очень интенсивной работы. Волокна промежуточного типа сохраняют свойства и красных, и белых волокон, за что и получили название «быстрых красных». Такое разделение или специализация волокон основывается на адаптации ферментов и метаболических систем мышц. Процентное содержание тех, или иных волокон зависит от генетических факторов, в сочетании с родом повседневной деятельности — занятием тем или иным видом спорта, или физического труда. Обладатели преимущественно красной мускулатуры достигают лучших результатов в видах спорта на выносливость (плавание, бег на средние и длинные дистанции, велоспорт и так далее). Те, у кого больше белых мышечных волокон имеют склонность к силовым упражнениям. Последнее объясняется и тем, что белые волокна легче гипертрофируются, то есть увеличиваются в объеме и тренируются «на силу».

Формы и типы мышечного сокращения

Двигательный аппарат человека можно представить как самодвижущийся рычажный механизм, состоящий примерно из 600 мышц, 200 костей, нескольких сотен сухожилий. Кости и их соединения (суставы, связки и пр.) составляют скелет, являющийся твердой опорой тела человека. Двигательный аппарат обычно разделяют на звенья, называя звеном часть тела, расположенную между двумя соседними суставами или между суставом и дистальным (более удаленным от туловища) концом. Так, звеньями тела являются кисть, предплечье, голова и так далее. Движения в звеньях тела осуществляются благодаря усилиям мышц, прикрепляющихся к костям скелета. Можно сказать, что мышцы составляют активную часть двигательного аппарата человека. Любое движение — это результат действия тяги одной или нескольких мышц, изменяющий взаимное расположение звеньев тела. Направлением тяги мышцы считается прямая линия, соединяющая центры мест ее начала и прикрепления. Обычно вращение в суставе обеспечивается группой мышц, причем направление тяги любой из мышц данной группы только в редких случаях полностью совпадает с направлением движения звена. В таком случае результат совместного действия двух и более мышц определяется равнодействующей мышечных сил, величина и направление которой зависят от взаимного расположения мышц и величины развиваемых ими усилий. Напомним, что равнодействующей называют силу, которая производит такое же действие, как и несколько одновременно действующих сил. Так, например, направление тяги большой грудной мышцы и широчайшей мышцы спины не совпадает с направлением движения плеча в фазе подъема туловища при подтягивании на перекладине, но их равнодействующая вносит существенный вклад в выполнение данного движения.

Кости, соединённые подвижно в суставах, с точки зрения механики — это рычаги, которые служат для передачи действия силы на расстояние. Суставы представляют собой точку опоры рычага. Таким образом, рычаг является принципиальным механизмом, служащим для передачи и полезного использования механической энергии в двигательном аппарате. В целом двигательный аппарат человека можно рассматривать как систему рычагов, подвижно соединенных в суставных сочленениях. Движение костных рычагов в ту или иную сторону относительно суставов, а также их фиксация осуществляется в результате взаимодействия мышечных сил и сил внешней нагрузки. Законы изменения взаимного расположения звеньев тела под действием внешних сил и сил тяги мышц подчиняется законам, известным в механике как «правила рычага». Поскольку любое поступательное движение (например, движение туловища вверх в фазе подъёма) складывается из вращательных движений в суставах, для силы важна не столько её величина, сколько вращательная способность, численно равная произведению силы на её плечо, то есть на расстояние от направления действия силы до оси вращения. Такая вращающая способность называется моментом силы. Когда момент силы тяги мышц равен моменту сил сопротивления — часть тела, к которой приложены силы, находится в равновесии. Для начала движения части тела необходимо, чтобы один из моментов был больше другого. Так, при подтягивании *в фазе подъёма момент силы тяги мышц, производящих подтягивание, больше момента силы тяжести, поэтому мышцы сокращается, звенья тела движутся в сторону тяги мышц, которые в данном случае совершают преодолевающую работу. *В фазе опускания момент силы тяжести становится больше момента силы тяги мышц, поэтому звенья тела движутся в противоположном направлении, мышцы растягиваются, выполняя при этом уступающую работу. *При «зависании» в какой-либо точке траектории движения моменты сил мышц и силы тяжести равны друг другу, тело остаётся неподвижным. Мышцы в этом случае совершают удерживающую работу. Работа мышц в преодолевающем и уступающем режимах относится к динамической форме сокращения, а в удерживающем — к статической.

Сокращение скелетных мышц возникает в ответ на нервные импульсы, идущие от специальных нервных клеток — мотонейронов. В процессе сокращения в мышечных волокнах возникает напряжение. Напряжение, развиваемое при сокращении, реализуется мышцами по-разному, что и определяет различные формы и типы мышечного сокращения. Если внешняя нагрузка меньше, чем напряжение сокращающейся мышцы, то мышца укорачивается и вызывает движение. Такой тип сокращения называют концентрическим или миометрическим. В лабораторных условиях при электрическом раздражении изолированной мышцы, ее укорочение происходит при постоянном напряжении, равном величине внешней нагрузки. Поэтому данный тип сокращения называют также изотоническим (изос — равный, тонус — напряжение). В начале изотонического сокращения увеличивается напряжение мышцы, а когда его величина сравняется с величиной внешней нагрузки, начинается укорочение мышцы.

Если внешняя нагрузка на мышцу больше, чем напряжение, развиваемое во время сокращения, мышца растягивается. Такой тип сокращения называют эксцентрическим или плиометрическим. С помощью специальных устройств можно регулировать внешнюю нагрузку таким образом, что с ростом напряжения мышцы величина внешней нагрузки в такой же степени увеличивается, а при уменьшении мышечного напряжения — величина внешней нагрузки настолько же снижается. В данном случае при постоянной активации мышц движение осуществляется с постоянной скоростью. Такой тип сокращения мышц называется изокинетическим. + Сокращения, при которых мышца изменяет свою длину (концентрические, эксцентрические, изокинетические), относятся к динамической форме сокращения. + Сокращение, при котором мышца развивает напряжение, но не изменяет своей длины, называется изометрическим (изос — равный, метр — длина). Изометрическое сокращение мышц относится к статической форме сокращения. Она реализуется в двух случаях. Во-первых, когда внешняя нагрузка равна напряжению, развиваемому мышцей при сокращении. И во-вторых, когда внешняя нагрузка превышает напряжение мышцы, но отсутствуют условия для растяжения мышцы под влиянием этой нагрузки. Примером второго случая может служить лабораторный эксперимент, в котором раздраженная с помощью электричества изолированная мышца пытается приподнять лежащий на столе груз, величина которого превосходит ее подъемную силу.

В реальных условиях деятельности мышц практически не встречается чисто изометрическое или изотоническое сокращение, так как при выполнении двигательных действий внешняя нагрузка на сокращающиеся мышцы не остается постоянной вследствие изменения механических условий их работы, то есть изменения плеч сил и углов их приложения. Смешанную форму сокращения, при которой изменяется как длина, так и напряжение мышцы, называют ауксотоническои или анизотонической.